火成岩核磁共振及影响因素的分析.pdfVIP

中国地球科学联合学术年会 2014 ·995 · 火成岩核磁共振影响因素分析 1 *1,2 范璐娟 谭茂金 1.中国地质大学地球物理与信息技术学院 北京 100083;2.地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室 北京 100083 火成岩岩相、岩性种类复杂，岩石元素组成、微观孔隙结构与沉积岩差异很大，对核磁共振测井信号影 响极大。本文通过核磁共振理论分析、数值模拟和岩石物理实验，进行火成岩核磁共振影响因素分析。 1.岩石物理实验与分析 本文选取车排子地区 9 口井，76 块岩心，及来自文献[2]的2 口井，14 块岩心资料，对岩心浮力孔 隙度、岩心核磁孔隙度、录井孔隙度、测井孔隙度、磁化率、元素含量、岩性进行分析。结果表明，岩 心核磁孔隙度、测井核磁孔隙度、录井核磁孔隙度均小于浮力孔隙度；不同岩性孔隙度相对误差有一定 差异，从基性到酸性呈减小趋势；核磁孔隙度相对误差随磁化率的升高而增加，从酸性火成岩到基性火 成岩，磁化率一般是逐渐增大；核磁孔隙度相对误差与铁、锰、镍含量对应关系较好，即随铁、锰、镍 含量的增加而增加，铁含量远大于锰、镍含量，因此铁含量对核磁信号的影响处于主导地位；在火成岩 诸多岩性中，花岗斑岩铁含量最大，其次分别为粗面岩、粗面质火山角砾岩、花岗斑岩铁、锰元素含量 较多，核磁孔隙度明显偏小，流纹岩、凝灰岩顺磁性物质含量较少，核磁孔隙准确性较高。 火成岩顺磁性物质含量很高，故磁化率强，强磁化率岩石会使孔隙内部产生强梯度磁场，内部磁场 梯度越强，对扩散驰豫影响越大，进而影响横向驰豫。此外，顺磁性物质增多，也使表面弛豫率增大。 故其 T2 谱前移越明显，核磁共振孔隙度也越偏低；岩石孔径越小，岩石孔隙内部磁场梯度越强，T2 谱 前移越明显，核磁信号衰减越大，核磁共振计算的孔隙度越偏低。 2.核磁共振数值模拟与分析 核磁共振测井测量的是岩石的横向弛豫。岩石孔隙流体的横向弛豫过程包括体积弛豫、表面弛豫和 扩散弛豫三种弛豫机制，即可由下式表示： 1 式中，T 为流体的体积弛豫，　 为表面弛豫率，S/V 为岩石比表面，D 为扩散系数，G 为梯度磁 2B 2 ? 　为旋磁比，TE 为回波间隔。 场， 针对不同火成岩的岩性特征、矿物组成以及核磁特性参数，开展核磁共振响应的弛豫机理分析，针 对不同内部梯度、不同流体性质、不同孔隙结构、不同磁化率，以及不同核磁共振参数进行数值模拟和 反演实验。结果表明，在相同回波间隔下，内部磁场梯度的存在会使 T 时间变短，意味着 T 谱向弛豫 2 2 时间变短的方向移动即 T2 谱前移；回波时间间隔越长，T2 谱前移也越明显；内部磁场梯度越强，T2 谱 前移越明显；内部磁场梯度对 T2 谱的影响按对油、水、天然气依次增加。此外，还选取不同观测参数、 不同流体、不同岩性火成岩与砂岩进行对比。结果表明，相同 TE、同一流体的砂岩和火成岩，砂岩的 扩散弛豫所占比重小，火成岩的扩散弛豫所占比例均大于 95%；同一岩性、同一流体，回波间隔TE 越 大，扩散弛豫所占比例越大；同一岩性、相同 TE，不同流体相比，含气岩性的扩散弛豫所占比例最大， 其次是水，油的比例最小。 3. 结论 在上述影响因素和机理分析中，火成岩含有大量顺磁性物质即铁磁矿物，一方面使得岩石磁化率升 高继而引起内部磁场梯度增大，扩散弛豫明显增大，另一方面也使得表面弛豫率增大，故其是核磁共振 的主要影响因素；若地层含气（轻烃）也会使得核磁孔隙度偏小；不同观测参数也会引起核磁孔隙度数 据变化。 资金资助：本研究由中石化胜利石油工程有限公司测井公司委托项目；中央高校基本科研业务费专项 2-9-2012-48 资助。 参考文献 [1] Keating et al. A laboratory study of the effect of Fe II -bearing minerals on nuclear magnetic resonance NMR relaxation measurements. Geophysics, 2010, 75 3 : 71-82. [2] 孙军昌等.不同岩性火成岩气藏岩心核磁孔隙度实验研究[J].西南石油大学学报,2011,第 5 期.